Complementos de Máquinas Elétricas

Eletrotecnia I e Eletrotecnia II.

Máquinas Elétricas.

Aulas teóricas com exposição dos assuntos, chamando a atenção para os aspetos mais relevantes e fazendo a ligação entre cada assunto e os restantes. Interpelação dos alunos sobre a matéria por forma a despertar a curiosidade, recordar e interligar conhecimentos anteriores. Apresentação de alguns vídeos e animações que ilustram os conceitos e/ou aplicações.

Aulas Práticas/Laboratóriais. Estas aulas são de dois tipos: Aulas de resolução de exercícios, que concretizam os modelos apresentados nas aulas teóricas, permitindo calcular os parâmetros das máquinas estudadas a partir de resultados de ensaios e os seus regimes de funcionamento; e aulas de experimentação laboratorial onde se efetuam os ensaios clássicos das máquinas estudadas.

Objetivos:
Compreender o funcionamento em regime permanente de máquinas de corrente contínua, máquinas síncronas e máquinas elétricas especiais de utilização mais comum (motor universal, motor de ímanes permanentes e motor de relutância). Conhecer a constituição, princípio de funcionamento, esquemas equivalentes e aplicações. Familiarizar os estudantes com o uso destas máquinas através da sua utilização em ambiente laboratorial.

Competências:
Saber ensaiar, calcular, montar e utilizar máquinas de corrente contínua e máquinas síncronas. Escolher as soluções técnicas e participar em projetos para dimensionar, executar, comandar e manter estas máquinas.

1. Máquinas de corrente contínua

1.1 Introdução às máquinas elétricas rotativas de corrente contínua

Constituição. Princípio de funcionamento. Enrolamentos do induzido. Reação do induzido. Comutação. Potências, binários e rendimentos. Equações de funcionamento. Tipos de excitação.

1.2 Geradores de corrente contínua

Análise energética dos geradores. Características de funcionamento dos dínamos: interna, quedas e externa.

1.3 Motores de corrente contínua

Análise energética dos motores. Características de funcionamento: binário, velocidade e mecânica. Aplicações. Inversão do sentido de marcha. Arranque. Recuperação de energia. Frenagem elétrica. Regulação da velocidade.

2. Máquinas síncronas

2.1 Introdução às máquinas síncronas

Princípio de funcionamento. Indutor fixo e indutor móvel. Constituição. Enrolamentos. Cálculo da f.e.m. em circuito aberto: campo indutor sinusoidal e com variação espacial periódica. Processos de melhorar a forma de onda do campo indutor e da f.e.m.. Reação do induzido.

2.2 Funcionamento da máquina síncrona como gerador

Funcionamento do alternador em carga. Grandezas intervenientes no funcionamento em carga. Problemas relativos ao funcionamento em carga. Características estáticas. Ensaios económicos: vazio; curto-circuito simétrico; carga indutiva pura; deslizamento. Métodos de análise para alternadores de rotor cilíndrico ranhurado e para alternadores de pólos salientes. Agrupamento em paralelo.

2.3 Funcionamento da máquina síncrona como motor

Motor síncrono monofásico. Motor síncrono trifásico. Relações entre binário e potência. Funcionamento com carga constante e excitação variável. Funcionamento com carga variável e excitação constante. Curvas em “V”. Oscilações pendulares. Aplicações. Arranque.

3. Máquinas elétricas especiais

Motor universal, motores de ímanes permanentes, motores de relutância. Princípio de funcionamento. Aspetos construtivos. Aplicações.

NAO

Bibliografia obrigatória (disponibilizada aos alunos em papel na Secção de Textos e/ou em formato digital no moodle da UC

Carvalho, J. (2010). Máquinas de Corrente Contínua. Coimbra: ISEC. (texto-base)
Carvalho, J. (2010). Máquinas Síncronas. Coimbra: ISEC. (texto-base)
Pereirinha, P. (2008a). Máquinas Eléctricas – Do Projecto e Análise às Aplicações (lição submetida ao concurso de provas públicas para Professor Coordenador, não publicada). Instituto Superior de Engenharia de Coimbra, Coimbra.
Pereirinha, P. (2008b). Máquinas Eléctricas – Introdução (versão reduzida da apresentação da lição das provas para Professor Coordenador). [PowerPoint slides].

Vídeos, fotos e animações sobre máquinas elétricas, apresentados pelos docentes

Bibliografia complementar (disponível na Biblioteca do ISEC)
– Fraile Mora, J. (2016). Máquinas Eléctricas, (8.ª ed.). Madrid: Garceta.
– Fraile Ardanuy, J., &, Fraile Mora, J. (2015). Problemas resueltos de máquinas eléctricas (2.ª ed.). Madrid: Garceta.
– Umans, S. D. (2014). Máquinas Elétricas de Fitzgerald e Kingsley (7.ª Ed.). Artmed Editora.
– Chapman, S. J. (2011). Electric Machinery Fundamentals (5.a Ed.). Mcgraw Hill Higher Education.
– Sen, P.C. (2013). Principles of Electric Machines and Power Electronics (3.ª ed). Wiley.
– Ras, E. (2009). Transformadores de potencia, de medida y de protección (7.ª ed.). Marcombo.
– Kosow, I. L. (2006). Máquinas Eléctricas e Transformadores. São Paulo: Editora Globo.
– Kostenko, M. P., & Piotrovski, L. M. (1979). Máquinas Eléctricas (Vols. I e II). Moscovo: Editorial Mir.
– Boldea, I., & Nasar, S. A. (2016). Electric Drives (3.ª ed.). CRC Press.
– Nasar, S. A. (1984). Máquinas elétricas : 178 problemas resolvidos, 180 problemas propostos. McGraw-Hill: Rio de Janeiro.
– Guru, B. S., & Hiziroglu, H. R. (2000). Electric Machinery and Transformers (3.ª ed.). New York: Oxford University Press.
– Slemon, G. R., & Straughen, A. (1982). Electric Machines. Addison-Wesley Publishing Company.
– Brandão, D. P. (1984). Máquinas Eléctricas – Introdução às Máquinas Eléctricas de Corrente Contínua. Lisboa: Fundação Calouste Gulbenkian.
– Fogiel, M. ; Research and Education Association – The electrical machines problem solver : a complete solution guide to any textbook. Rev. print. Piscataway, NJ : REA, 1990 imp. 785 p. ISBN 0-87891-551-6